第四章+CPU原理与组成素材.ppt

3.4.6 微程序控制方式优缺点及应用 1.优点 （1）设计规整，设计效率高； （2）易于修改、扩展指令系统功能； （3）结构规整、简洁，可靠性高； （4）性价比高。 2.缺点 （1）速度慢 访存频繁 转移较多 （2）执行效率不高 3.应用范围 用于速度要求不高、功能较复杂的机器中。 特别适用于系列机 未充分发挥数据 通路本身具有的 并行能力 第五节 主机和外部设备的信息交换 4.5.1 主机和外设的连接方式 1.辐射式 主机 I/O I/O I/O 早期：不易扩展 主机 接口 接口 I/O I/O I/O 现在：便于扩展 2.总线式 主机 接口 接口 I/O I/O I/O 便于扩展 总线 3.通道式 主机 通道 通道 I/O I/O I/O 并行能力 提高 4.5.2 信息传送控制方式 1.直接程序传送方式 用I/O指令编程实现信息传送。 （程序查询） （1）外设状态 空闲 工作 结束 启动 完成一次 工作 调用完 再请求 00 01 10 空闲：调用前，设备不工作； 结束：调用后，设备完成工作。 在接口中设 置状态字表 示这些状态。 （2）查询流程 启动外设 外设工作完成？ N Y 入/出操作 （3）优缺点 硬件开销小； 实时处理能力差,并行程度低。 （4）应用场合 对CPU效率要求不高的场合， 或诊断、 调试过程。 2.中断方式 查询： （1）中断的引入 程序 并行操作 主机 外设 空闲 启动 等待 工作 程序 交换数据 中断： 主机 程序 外设 空闲 启动 工作 程序 请求 中断程序 交换数据 程序 （2）中断定义 开中断 一条指令结束 时有中断请求？ N Y 继续原程序 （3）中断流程 CPU内设置允许中断标志 CPU暂时中止现行程序的执行，转去执行为某个随机事态服务的中断处理程序。处理完毕后自动恢复原程序的执行。 =1 允许响应中断 （开中断） =0 不允许响应中断 （关中断） 启动外设 执行中断服务程序 继续原程序 响应 返回 CLI ； 请求 关中断，初始化 启动； 启动设备 响应 返回 例.PC系列机 允许中断位 IF= 0 关中断 1 开中断 STI ； 开中断 （4）程序组织 （5）硬件设置 响应逻辑 CPU禁止/允许设备请求 设备工作完成 （6）应用场合 用于中、低速I/O操作或处理复杂随机事态。 判优逻辑 请求逻辑 屏蔽逻辑 非屏蔽 CPU送屏蔽字 (动态改变设备优先级) 设备提出请求 判别设备优先级 CPU响应请求，并转相应服务程序入口 CPU 接口 注意区分CPU对请求的屏蔽和对请求的响应。 送屏蔽字 开/关中断 3.直接存储器存取(DMA-Direct Memory Access )方式 （1）定义 DMA控制器接 直接依靠硬件实现主存与I/O间的数据传送， 传送期间不需CPU程序干预。 1)I/O与主存，而不是I/O与CPU或I/O与主机。 2)早期由CPU控制传送； 现在由DMA控制器控制传送， 管总线权， 传送完毕再交还总线权。 3)传送期间只要CPU不访存，可并行操作。 4)传送前和传送后需要程序干预。 （2）硬件设置 操作类型 地址计数 控制传送方向 DMA控制器 接口 提供主存地址 交换量计数 控制传送次数 请求 DMA 中断 数据缓冲 传递请求 暂存交换数据 外设寻址 提供外设地址 初始化信息 （3）DMA流程 启动外设 一个总线周期结 束时有DMA请求？ N Y 继续程序 传送操作类型、主存首址、 交换量、外设寻址信息 一次DMA传送 地址+1 交换量-1 一条指令结束 时有中断请求？ 中断处理 Y 交换量=0？ N Y 申请中断 N 响应 主程序实现初始化。 三个阶段： 程序准备： DMA传送： 善后处理： （4）应用场合 用于高速、简单、批量数据传送。 硬件实现M I/O。 中断处理程序判断传送的正误。 DMA与中断的相同点： 能响应随机请求；可并行操作。 DMA与中断的不同点： 中断：用程序实现中、低速I/O传送；能处理复杂 一条指令结束时响应请求。 事态； DMA：用硬件实现高速、简单I/O传送；一个总线 周期结束时响应请求。 程序切换 总线权切换 简要回答下列问题 （1）原码一位乘法与补码一位乘法的主要区别是 什么？ （2）原码加减交替除法和补码加减交替除法分别 根据什么情况商1、商0？ （3）在浮点加减运算中如何进行对阶操作？ （4）在什么情况下需要左移规格化？什么情况下 需要右移规格化？ 复习作业（一） * * * * * * 1.组合逻辑控制器的时序划分 4